Brononderzoek naar trillingen op het spoor

Door de toenemende verdichting bouwen we in onze steden steeds vaker dicht op het spoor, dat bovendien steeds intensiever wordt gebruikt. Het gevolg: bewoners ervaren steeds meer overlast door trillingen. Bouwers, beleidsmakers, vervoerders en ProRail hebben een gedeelde verantwoordelijkheid om deze overlast tegen te gaan. Op zoek naar oplossingen is de spoorwegbeheerder onlangs samen met TNO, Deltares en TU Delft een uniek onderzoek gestart om trillingen die ontstaan als gevolg van treinverkeer, beter voorspelbaar te maken.

Bijna 270.000 Nederlanders ondervonden ernstige hinder van trillingen door treinen

Nederland kent met de Randstad een bijzonder sterk verdicht stedelijk gebied, waar wonen, werken, recreëren en produceren met elkaar concurreren op de vierkante meter. De forse woningbouwopgave voert die druk verder op, waardoor ook steeds vaker dicht bij het spoor wordt gebouwd. Tegelijkertijd wordt het spoor als duurzaam alternatief steeds intensiever gebruikt voor personen- en goederenvervoer.

Een specifieke vorm van overlast waar de laatste jaren meer aandacht voor is gekomen, is de hinder die ontstaat door trillingen. Dat kan tot allerlei klachten leiden bij bewoners in de directe omgeving van spoorwegen, niet alleen in steden maar ook in kleinere kernen waar treinen doorheen rijden.

Uit onderzoek van RIVM blijkt dat in 2013 bijna 270.000 Nederlanders van 16 jaar en ouder ernstige hinder ondervonden van trillingen door treinen. Hinder kan zich uiten in irritatie, boosheid en onbehagen. Van de ondervraagden die binnen 300 meter van het spoor wonen, ondervindt naar schatting 16 procent ernstige slaapverstoring door trillingen van goederentreinen. De trillingsoverlast van goederentreinen, die met name ’s nachts rijden, blijkt maar liefst vijf keer zo groot als bij reizigerstreinen. Hoe voorkomen we deze overlast en vergroten we de leefbaarheid in de stad?

Preventieve maatregelen trillingshinder

Tryfon Roelofs, Vakspecialist Omgevingseffecten bij ProRail, constateert ook dat de trillingshinder toeneemt en vindt dat er meer gedaan kan worden aan preventieve maatregelen. "Voor het spoor zijn er nog geen wettelijke regels of normen voor trillingen door treinverkeer", vertelt Roelofs. "Wel is er de Beleidsregel Trillingshinder Spoor (BTS), maar die geldt alleen voor omvangrijke spooruitbreidingstrajecten en niet voor bestaande tracés. In de bouw is er voor projectontwikkelaars ook geen wettelijke verplichting om rekening te houden met deze vorm van overlast. Wel geeft de Handreiking Nieuwbouw en Spoortrillingen van IenW richtlijnen om trillingshinder vroegtijdig te signaleren. Het geeft gemeenten handvatten om een goed woon- en leefklimaat te creëren voor de toekomstige bewoners. Bouwers kunnen er hun voordeel mee doen en ontdekken hoe ze woningen trillingsarmer kunnen bouwen. Helaas wordt er nog te weinig gebruik van gemaakt."

Gezamelijke verantwoordelijkheid

Roelofs vindt dat alle betrokken partijen een gedeelde verantwoordelijkheid hebben om iets aan trillingshinder te doen. "We hebben allemaal een rol om de overlast te voorkomen. De spoorsector is op initiatief van het Ministerie van IenW bezig met onderzoek naar mogelijkheden om trillingen aan de bron te reduceren. Dit doen we in het kader van de Innovatieagenda Bronaanpak Spoortrillingen."

Maar ook voor gemeentes ziet Roelofs een belangrijke rol weggelegd. "Zij hebben een aandeel in een zorgvuldige omgang met de leefomgeving en bescherming van hun inwoners langs het spoor. Door in het bestemmingsplan én het ontwerp van de bouw al rekening te houden met trillingen van nabijgelegen spoorwegen, kun je veel hinder voorkomen. Als de woningen eenmaal gebouwd zijn, is het veel lastiger en kostbaarder om er iets aan te doen. Ik zou voor de toekomst dan ook graag zien dat de richtlijnen uit de Handreiking ook opgenomen kunnen worden in een omgevingsvergunning, net zoals geluidsnormen nu in het Bouwbesluit staan."
 

ProRail, TNO, Deltares en TU Delft starten uitgebreid brononderzoek

Omdat ProRail zelf zoveel mogelijk wil doen om de overlast terug te dringen en beter wil snappen hoe trillingen ontstaan, zijn ze een uitgebreid brononderzoek gestart in samenwerking met TNO, Deltares en TU Delft. "Dit onderzoek is onderdeel van de brede Innovatieagenda Bronaanpak Spoortrillingen (IBS), gefinancierd vanuit IenW", legt Roelofs uit.

"We doen op allerlei fronten onderzoek naar trillingen op het spoor. Met vervoerders op het gebied van materieel, we kijken naar omgevingsgericht beheer en onderhoud van het spoor en de effecten op trillingen. We willen nog meer kennis opdoen en weten aan welke knoppen we kunnen draaien om de overlast aan de bron te beperken. De onderzoeksresultaten willen we uiteindelijk vertalen naar best practices, waarmee ProRail, maar ook IenW, vervoerders, gemeentes en andere betrokkenen gericht de trillingshinder kunnen verminderen."
 

Spoortrillingenemissiemode

ProRail verwacht veel van het nieuwe brononderzoek, dat vanuit TNO wordt begeleid door Principal Consultant Chris Geurts. "TNO is een van de vaste onderzoekspartners van ProRail. Op verschillende vlakken verricht TNO onderzoek naar het effect van trillingen in de bebouwde omgeving, vaak gekoppeld aan een specifieke trillingsbron. Denk aan verkeer, de aardbevingen in Groningen, of trillingen die bij hoge gebouwen ontstaan door wind. Doel is vaak om tot modellen te komen die trillingen en de effecten ervan op de gebouwde omgeving beter te kunnen voorspellen."

In dit nieuwste onderzoek richten TNO, Deltares en TU Delft zich op het ontwikkelen van een zogeheten ‘spoortrillingenemissiemodel’. "In de praktijk wordt onderzoek naar effecten van trillingen op gebouwen vaak gedaan naar aanleiding van klachten", legt Geurts uit. "Het is dan meestal erg lastig om maatregelen te treffen om die trillingen te reduceren. ProRail wil graag in een zo vroeg mogelijk stadium weten welke maatregelen helpen om het ontstaan van de trillingen te verminderen. Vandaar dit modelonderzoek, waarin we ons volledig richten op de interacties tussen trein, spoorsysteem en baanlichaam. We willen veel beter begrijpen wat er precies gebeurt in het samenspel tussen trein, wiel, rails en ondergrond. Dat is een bijzonder complex mechanisme. Een maatregel die in de ene situatie perfect werkt, werkt in de andere soms compleet averechts."

Hard-zacht overgangen van rubber

Ook bij dit model is het doel om tot een betere voorspelbaarheid van het ontstaan van trillingen te komen. "De richting van de trilling, de frequentie-opbouw en type trilling spelen een rol. De bijbehorende trillingssnelheid en versnelling bepaalt hoe we de trilling ervaren", legt Geurts uit.

De vraag is: kun je er op ontwerpen? "Met zoveel variabelen is dat geen eenvoudige opgave. De kwaliteit van het materieel speelt een rol: de configuratie van de wielen, de vering van de treinen, zware locomotieven. En de combinatie met het spoorsysteem."

Onderbrekingen in de rails blijken vooral voor trillingen te zorgen, zoals bij een elektrische scheidingslas. Datzelfde geldt voor zogenaamde hard-zacht overgangen, van een relatief zacht talud naar een stalen brug of betonnen overweg. Er wordt gekeken naar oplossingen, bijvoorbeeld door beton in overgangen te vervangen door rubber. Het hoogteverschil met bruggen kan worden gecompenseerd met ShimLifts, kunststof wiggen die tussen de dwarsliggers en de spoorstaaf geschoven worden.

Ook de ondergrond speelt een belangrijke rol. Ogenschijnlijk dezelfde maatregel kan een heel verschillend effect hebben al naar gelang de ondergrond.

Rekening houden met trillingen bij ontwerp van gebouw en omgeving

Naar verwachting zal het onderzoek zo'n drie jaar duren. Na afloop van het onderzoek moeten trillingen die worden veroorzaakt door het treinverkeer veel beter voorspelbaar zijn. Geurts: "Dan staat er hopelijk een model dat gevalideerd is voor een groot aantal veelvoorkomende situaties. Je moet er volledig op kunnen vertrouwen dat de uitkomsten bruikbaar zijn in de praktijk. Omdat je niet vroeg genoeg rekening kunt houden met trillingen in het ontwerp van je gebouw en je omgeving. Voorkomen is zeker bij deze vorm van overlast beter dan genezen."